[发明专利]一种水性聚氨酯软质泡沫及制备方法

说明书

本发明属于聚氨酯材料制备技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯软质泡沫及制备方法。本发明采用三步法制得水性聚氨酯软质泡沫，首先制备预聚体，然后加多元胺中和，最后加一定量的去离子水搅拌制备泡沫材料。本发明结合化学法和机械法两种发泡方式：以水作为化学发泡剂，利用水和异氰酸酯反应生成CO₂产生泡孔；同时采用机械法，使用高速匀浆机在剪切力的作用下将空气包裹进水性聚氨酯材料中来形成泡沫气孔，制备出一种具有良好性能的水性聚氨酯泡沫产品，整个过程无需添加发泡助剂、稳泡助剂等助剂；以水为发泡剂，不仅能减少对化石资源的使用同时还能保护环境；并且制得的泡沫材料具有良好的回弹性和较高的压缩强度。

技术领域

本发明属于聚氨酯材料制备技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯软质泡沫及制备方法。

背景技术

随着现代社会的发展，人们对环境保护的意识更加强烈，对生活中所应用材料的安全问题的关注度日益增加。传统的聚氨酯泡沫材料在其制备过程中大多采用物理发泡方式，但常用的发泡剂如氯氟烃发泡剂和戊烷发泡剂都会对环境产生一定的污染。人们迫切需要一种绿色材料来替代传统聚氨酯泡沫。水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，有着无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。水性聚氨酯泡沫材料在水性聚氨酯原有优势的基础上，又增加了缓冲性能、保温性能和隔音性能。

中国专利CN104231300A（申请号为CN201410467608.5）公开了一种聚氨酯发泡树脂，主要用于剖层皮及合成革后处理工序。该树脂是主要由以下重量份数的原料：发泡助剂1-5 份、稳泡助剂1-5 份、阳离子凝结剂0-5 份、交联剂0-10 份、增稠剂0.2-5 份、水性着色浆0-6 份，加入重量份数100 份的水性阴离子聚氨酯浆料中，搅拌均匀，制成的泡沫材料。本发明制成的发泡树脂克服了溶剂型发泡树脂的缺点，使用水做溶剂，绿色环保无污染。其制得的革制品附着力好，手感及综合效果优良，透气透湿性良好。

然而上述专利是通过四步法制得聚氨酯发泡树脂，首先制备预聚体，然后加入三乙胺中和，再加水制得水性阴离子聚氨酯浆料，最后加入发泡助剂、稳泡助剂等助剂制备泡沫材料。其制备过程较为繁杂；添加助剂类型多；虽然以水作为溶剂，但必须加入发泡助剂、稳泡助剂才能实现聚氨酯发泡。

发明内容

针对上述问题，本发明采用三步法制得水性聚氨酯软质泡沫，首先制备预聚体，然后加多元胺中和，最后加一定量的去离子水搅拌制备泡沫材料。整个过程无需添加发泡助剂、稳泡助剂等即可制得稳定的泡沫材料；以水为发泡剂，不仅能减少对化石资源的使用同时还能保护环境；并且制得的泡沫材料具有良好的回弹性和较高的压缩强度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种水性聚氨酯软质泡沫的制备方法，包括如下步骤：

（1）将脱水后的多元醇和多异氰酸酯加入到反应容器中，于搅拌状态下，在反应温度为80~82 ℃的条件下反应，然后加入亲水性扩链剂并升温至85~90 ℃继续反应，反应开始1 h后加入小分子多元醇，得到溶液A，继续反应30 min后加入有机溶剂，反应2 h后加入有机金属催化剂，最后得到预聚体；

（2）将步骤（1）中所述预聚体的温度降至50~58 ℃，然后向所述预聚体中加入多元胺进行中和，反应10~30 min后得到溶液B；

（3）向步骤（2）所述溶液B中加入去离子水，并使用高速匀浆机在剪切力作用下分散均匀，于室温静置发泡，然后通过冷冻干燥除去残余水分，得到水性聚氨酯软质泡沫。

优选的，步骤（1）中所述多元醇的脱水方法：使用旋转蒸发仪在105~120 ℃条件下对多元醇进行无水化处理5~12 h。

优选的，所述步骤（1）中在80~82 ℃的条件下反应5~20 min，在85~90 ℃反应8~12h；

优选的，所述步骤（3）中于室温静置12~48 h。